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Alt 11.08.2009, 23:06   #22   Druckbare Version zeigen
Allchemist Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.129
AW: flüssiger Stickstoff - heißes Wasser

HAllo,

nachfolgend die von mir vor einiger Zeit erstelle Literaturauswertung.

........Die ausgewerteten Literaturstellen gehen, im Wesentlichen übereinstimmend, davon aus, dass Dampfexplosionen entstehen können, wenn sich eine Flüssigkeit höherer Temperatur mit einer Flüssigkeit mit niedriger Temperatur vermischt.
Als maßgebliche Voraussetzungen werden beschrieben:
· Die höhere Temperatur muss hinlänglich über dem Siedepunkt der Flüssigkeit mit der niedrigeren Temperatur liegen (8)
· Es muss eine Grobvermischung (Grobfragmentierung) der Flüssigkeiten stattfinden (8)(10)(11)
· Die übertragene Wärmemenge zwischen der kalten Flüssigkeit und der grobverteilten heißen Flüssigkeit steigt schlagartig an – Übergang vom Filmsieden in das Blasensieden (Zusammenbrechen des Dampffilmes an der Oberfläche des Partikels) mit einer Vergrößerung des Wärmeübergangskoeffizienten auf das 100 fache (typische Größenordnung: von 500 W/m²K auf 50.000W/m²K)
· Durch eine folgende Fragmentierung wird der Impuls (Triggerimpuls) für das Zusammenbrechen weiterer Dampffilme geliefert. (8)
· Gleichzeitig wächst die Übertragungsfläche erheblich, was mit einem weiteren Anstieg der übertragenen Wärmemenge einhergeht.
· Ein große Flüssigkeitsmenge verdampft spontan (mit größerer Geschwindigkeit als der Dampf entweichen kann).(8) Es kommt zu einem Druckanstieg auf > 1000 bar in den initialen Blasen (11)
Diese Voraussetzungen sind in der Regel dann gegeben, wenn flüssige Metalle oder mineralische Schmelzen (Glas, Schlacke) in wassergefüllte Behälter fließen. Die in der Literatur beschriebenen Versuche gehen regelmäßig von diesem Prinzip aus. (10) (11).
Weiterhin werden Vorfälle beschrieben, bei denen relativ kleine Wassermengen von Metallschmelzen überlagert und eingeschlossen werden (9) (12). Hier kommt es ebenfalls zu einer sehr schnellen, explosionsartigen Verdampfung mit Verspritzen von flüssigen Metall. Eine solche Form der Dampfexplosion wird von Annau als strukturelle Explosion bezeichnet (12).
Durch LAFRENZ (9) wird ein solcher Unterschied nicht herausgearbeitet, obwohl solche Explosionen vom Mechanismus der oben beschriebenen Dampfexplosionen erheblich abweichen.
Keine Explosionen wurden von FIEG / MASSIER / SCHÜTZ / STEGMAIER / STERN beim überlagern von Aluminiumoxidschmelzen mit Wasser beobachtet, obwohl die Schmelzetemperaturen bei 2600°C lagen.
Die von LAFRENZ unter Berufung auf FLETCHER und THEOFANUS beschriebene Möglichkeit, dass „Kühlmitteltropfen auf ein heißes Medium fallen und darin eindringen“(9) widerspricht diesen Beobachtungen. Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit trifft diese Aussage nur dann zu, wenn die Dichte des Kühlmittel kleiner als die Dichte des heißen Mediums ist (z.B. Heißes Öl –Wasser; Verflüssigte Gase (z:B. Stickstoff)-Wasser als „heißes Medium“).
Die von FRÖHLICH berechneten und von LAFRENZ zitierten initialen Drücke in der Größenordnung von 2,3 bis 6,9 kbar (8) sind auf Grund des von FRÖHLICH vorausgesetzten idealen Gasverhaltens viel zu hoch angegeben. Wie von FRÖHLICH festgestellt und in (11) bestätigt liegen die Drücke bei praktischen Versuchen in der Größenordnung von 1000 bar.

Literatur
.......... (8) Georg Fröhlich „ Dampfexplosionen durch Kontakt zwischen wasser und heißen
Schmelzen“ Chem.-Ing.-Technik 50 (1978) Nr.11, S. 861-866
(9) Bettina Lafrenz „Physikalische Explosionen auf Grund schneller thermischer
Wechselwirkungen“ Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Ptojekt
F2097
(10) LIU; KOSHIZUKA;OKA „Investigation of on Energetics of Ex-vessel Vapor
Explosion Based on spontaneous nucleation fragmentation”
Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY Vol.39,No.1, p. 31-39
(January 2002)
(11) CHERDRON; HUBER; KAISER; SCHÜTZ “ECO Steam Explosion Experiments –
Documentation and Evaluation of Experimental Data” Wissenschaftliche Berichte
des Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft FZKA 7011
Dezember 2005
(12) GERNOT ANNAU „Die Entwicklung der Notauffanggrube Von der
Schamottegrube zum Stand der Technik“ Giesserei Rundschua 52 (2005)
(13) Fieg / Massier / Schütz / Stemaier /Stern „Simulationsexperiment zum Fluten von
Kernschmelzen: KATS-9 „Wissenschaftliche Berichte der Forschungszentrum
Karlsruhe GmbH FZKA 6554, 2000
(14) Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry
Copyright © 2002 by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA
(15) FRATZSCHER; PICHT „Stoffdaten und Kennwerte der Verfahrenstechnik“ VEB Deutscher
Verlag für Grundstofftechnik Leipzig 1979
(16) http://de.wikipedia.org/wiki/Van-der-Waals-Gleichung
(17) www.chemie.uni-marburg.de/~pcprakt/skripten/VGkritischerPunkt.pdf
(18) TOUBA; MANSOORI „Structure and property prediction of sub- and supercritical water“
Fluid Phase Equilibria 150-151 (1998) 459-468..................
...............................


Grüße Allchemist
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